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基于非线性依赖关系分析的人民币汇率多元描述与预测

作　者: 孙柏
导　师: 谢赤
学　校: 湖南大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 汇率行为人民币非线性依赖动态神经网络模型多元预测系统动力学
分类号: F832.6
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

从人类经济社会发展的历史进程来看，各界对汇率问题的关注由来已久。作为目前世界上最大的发展中国家，中国的人民币在国际货币体系中的地位也由于其对世界经济发展的重要作用变得越来越突出。本文拟在把握汇率系统非线性依赖特征的基础上，结合考虑不同国际外汇交易市场上相应的人民币汇率序列之间在数据信息结构等方面存在的差异，从多元角度精确描述和有效预测中国外汇市场的人民币汇率行为。这不但可以为全球金融一体化条件下评价人民币汇率政策的合理性和有效性提供参考，还能为帮助货币当局在坚持主动、渐进、可控的原则下，准确认识人民币汇率未来改革方向提供可行的分析工具。基于上述现实和理论背景，本文沿着从基础分析到实证检验，再到理论推断的整体思路展开研究。首先，在回顾国际外汇市场的发展状况和总结中国外汇市场的改革实践的基础上，从理论上探讨汇率行为研究的范畴，评价有关汇率行为描述和预测的两类基本范式和思路，并对三大货币体系下有关汇率决定理论和汇率模型进行比较；接着对与汇率行为描述和预测相关的统计学习理论、方法进行全面的分析，并实证检验多个市场人民币汇率数据中的非线性依赖关系；然后从以往研究中有关汇率系统非线性依赖关系产生的两个假设出发，对来自中国、美国、英国等全球主要外汇市场的人民币兑美元汇率数据的非线性依赖性和低维混沌特征进行一系列实证检验；随后在对非线性非参数神经网络计算方法与模型进行全面分析的基础上，提出一个用来描述和预测中国市场人民币汇率收益率行为的多元动态Gauss径向基神经网络模型，并对各个外汇市场上的人民币汇率收益率序列之间的相关依赖关系进行验证；再后以动态Gauss径向基神经网络模型为基础，比较不同汇率预测模型以样本内描述和泛化能力上的差异，对有关中国外汇市场开放程度、人民币汇率弹性与混沌特性等方面预期的理论假设进行检验和判断。本文通过上述实证研究得到一下主要结论：一是人民币汇率价格序列的BDS检验结果表明，各市场在不同研究期的汇率价格序列不服从随机游走假设，原因在于汇率系统中存在明显的非线性依赖关系；二是4个市场上不同时间跨度的人民币兑美元汇率收益率序列中的确存在可捕捉和解释的条件异方差非线性依赖结构，且具体表现为波动群集和杠杆效应共存的特征；三是不同国家外汇交易市场上不同时间跨度内的人民币兑美元汇率收益率序列中的一般非线性关系和特定的GARCH类非线性依赖结构在本质上具有“插话式”和“瞬时性”非稳定特性；四是多元动态动态Gauss径向基神经网络模型在描述人民币汇率数据特征、刻画汇率数据间多样依赖关系结构以及样本外预测精度和能力方面均优于实证研究中选取的其它非线性参数模型；五是在相关理论检验方面，不同研究期内中国外汇市场的人民币汇率收益率序列中包括一定比例的其它未知类型的一般非线性依赖结构。同时，人民币兑美元汇率收益率序列中的非线性依赖关系可能产生于一个混沌机制的假设也具备一定的合理性，系统动力学视角、相空间重构理论和混沌性质与方法是构建人民币汇率行为描述与预测模型时必不可缺的分析工具。此外，中国外汇市场上的汇率数据与其它市场同名汇率数据之间存在一定的可预测相关关系，中国外汇市场的开放程度、市场间关联程度和信息传递效率等在不同时期表现出了不同的结构化特征。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
插图索引  12-13
附表索引  13-15
第1章绪论  15-28
  1.1 研究背景和意义  15-18
    1.1.1 研究背景  15-17
    1.1.2 研究意义  17-18
  1.2 相关文献综述  18-23
    1.2.1 汇率行为研究的基本分析  18-22
    1.2.2 汇率行为研究的技术分析  22-23
  1.3 研究思路与内容  23-26
    1.3.1 整体研究思路  23-24
    1.3.2 具体研究内容  24-26
  1.4 研究创新与局限  26-28
    1.4.1 研究创新  26-27
    1.4.2 研究局限  27-28
第2章汇率理论演进与人民币汇率研究对象分析  28-70
  2.1 国际外汇市场发展状况与中国外汇市场改革  28-37
    2.1.1 国际外汇市场的发展及其主要特征  28-32
    2.1.2 人民币汇率改革与中国外汇市场发展  32-37
  2.2 汇率行为研究的基本逻辑范式与思路  37-39
    2.2.1 汇率行为研究的基本逻辑范式  37-38
    2.2.2 汇率行为研究的基本思路  38-39
  2.3 不同货币体系下的主要汇率理论及其比较  39-62
    2.3.1 两大基本汇率理论的比较  39-44
    2.3.2 经济均衡分析框架下的汇率理论比较  44-49
    2.3.3 浮动汇率制下的主要汇率模型  49-55
    2.3.4 新兴汇率理论与模型比较  55-62
  2.4 基于汇率多元描述与预测的研究对象分析  62-69
    2.4.1 人民币汇率研究对象分析  62-63
    2.4.2 数据来源与预测处理  63-65
    2.4.3 汇率数据统计描述  65-69
  2.5 本章小结  69-70
第3章统计学习视角下的汇率非线性依赖关系实证  70-96
  3.1 汇率行为描述的统计学习方法  70-79
    3.1.1 汇率行为的动态复杂性与统计学习理论  70-71
    3.1.2 有监督的统计学习过程  71-73
    3.1.3 统计学习的两种基本思路与方法  73-76
    3.1.4 结构化的非参数统计学习方法  76-79
  3.2 汇率序列非线性依赖性的系统分析工具  79-84
    3.2.1 汇率系统的非线性依赖关系  79-80
    3.2.2 非线性系统分析方法与工具  80-84
  3.3 汇率序列非线性依赖关系实证检验  84-95
    3.3.1 汇率序列的平稳性检验  85-87
    3.3.2 汇率序列独立同分布检验  87-91
    3.3.3 人民币汇率序列非线性依赖检验结果  91-95
  3.4 本章小结  95-96
第4章人民币汇率的非线性依赖结构分析与检验  96-122
  4.1 汇率序列非线性依赖结构类型分析  96-97
  4.2 汇率序列的异方差结构检验  97-106
    4.2.1 高阶自相关检验和 ARCH 检验  98-100
    4.2.2 GARCH 类模型拟合与残差检验  100-106
  4.3 汇率非线性依赖结构的稳定性检验  106-113
    4.3.1 一般非线性结构稳定性检验  108-110
    4.3.2 GARCH 结构稳定性检验  110-113
  4.4 汇率序列的混沌动力学特征检验  113-121
    4.4.1 汇率系统确定性的相关维检验  113-117
    4.4.2 最大 Lyapunov 指数检验  117-121
  4.5 本章小结  121-122
第5章汇率多元描述与预测的神经网络模型构建  122-156
  5.1 汇率行为描述与预测的技术模型  122-124
    5.1.1 汇率系统的非线性特征与模型结构  122-123
    5.1.2 非线性参数汇率模型  123-124
    5.1.3 非线性非参数汇率模型  124
  5.2 神经网络计算理论与模型  124-142
    5.2.1 自适应神经元模型  125-134
    5.2.2 静态多层神经网络模型  134-138
    5.2.3 径向基神经网络模型  138-140
    5.2.4 动态神经网络模型  140-142
  5.3 人民币汇率多元神经网络模型构建  142-146
    5.3.1 汇率神经网络模型构建的理论分析  143
    5.3.2 多元动态 Gauss 径向基神经网络模型  143-146
  5.4 多市场汇率序列间相关性实证检验  146-155
    5.4.1 汇率序列间跨期依赖关系检验  149-150
    5.4.2 独立性检验结果分析  150-155
  5.5 本章小结  155-156
第6章多市场基础上的人民币汇率多元预测实证  156-187
  6.1 神经网络模型结构参数设定与学习算法选择  156-167
    6.1.1 汇率序列输入向量维数选择与相空间重构  156-160
    6.1.2 隐藏层设置与规整化学习算法  160-167
  6.2 动态神经网络构建的其它关键问题  167-173
    6.2.1 神经网络模型其它结构参数  168-169
    6.2.2 神经网络模型训练中的其它相关问题  169-170
    6.2.3 模型预测能力评价指标与统计检验方法  170-173
  6.3 人民币汇率一步前向预测实证研究与结果  173-186
    6.3.1 实证数据与实证设计说明  174-175
    6.3.2 神经网络模型最优结构的实验选择结果  175-180
    6.3.3 一步前向预测实证研究结果  180-186
  6.4 本章小结  186-187
结论  187-189
参考文献  189-218
致谢  218-219
附录 A 攻读博士学位期间发表的学术论文目录  219-221
附录 B 攻读博士学位期间参与课题和获奖情况  221

基于非线性依赖关系分析的人民币汇率多元描述与预测

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